‘팔방미인’ 폴리카보네이트(PC)

폴리카보네이트(PC)는 우수한 기계적 광학적 특성으로 휴대폰·노트북·모니터 등 전자제품 외장재와 LCD TV용 광학소재·자동차 소재·건축자재 등의 분야에서 수요가 증가하고 있는 고분자소재계 ‘핫 아이템’이다.

폴리에스테르의 한 종류인 PC는 우수한 사출 및 열성형성으로 넓은 적용 범위를 가져 상품 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱에 이르기까지 현대 화학공업의 다양한 분야에 널리 사용된다.

최근에는 휴대폰과 노트북, 모니터 등 IT 제품의 외장재를 비롯해 CD, DVD의 플라스틱 재질 등 미디어 계열 광(光)저장매체 소재의 원료에 폭넓게 사용되는 고기능성 엔지니어링 플라스틱이다.

특히 투명성 내충격성 내열성에 더해 다른 수지와의 상용성을 고루 갖추고 있어 엔지니어링 플라스틱 중에서도 매년 높은 수요 신장세를 보이고 있다.

무색 또는 담황색의 투명한 재료로 인장강도·휨강도·내충격성이 크며, 기계적 강도와 전기절연성이 우수한 데다 연화온도가 140~150℃로 높고 내수성과 내산성이 좋아 식품용기 종류로 활용도가 높다.

식품 용기, 식품, 수저, 우유병의 성형품이 있고 우유병은 세계적으로 독점상태에 있다.

반면 내알칼리성이 약하고 할로겐화 탄화수소, 방향족 탄화수소, 에스테르, 케톤, 에테르 등의 유기용제에 표면이 녹기도 한다.

성형방법으로는 압출 블로우, 사출의 각 성형이 가능하다.

지난 1956년에 독일의 H. 슈넬에 의해 처음 합성됐으며 실용화된 것은 비스페놀 A(BPA)인 나트륨염과 포스겐에서 얻을 수 있는 방향족의 PC다.

Non-Phosgene 신공법 채택-생산원가 15% ↓

PC 제조공정은 크게 BPA와 포스겐을 원료로 사용하는 방법과 BPA와 DPC(디페닐카보네이트)를 원료로 사용하는 방법이 있다.

기존에 주로 이용돼 왔던 전자는 독성물질인 포스겐을 사용하고 용매로 휘발성 유기화합물(VOC)을 쓰는 등 많은 환경문제를 유발하는 부분이 문제점으로 지적 받아 왔다.

반면 신공법은 맹독성 물질인 포스겐과 VOC 용매를 사용하지 않고 폐수도 발생하지 않으며 공정도 단순하다. 생산원가를 15% 정도 절감할 수 있는 것으로 알려져 있어 최근 신공법으로의 설비 대체가 이어지고 있는 추세다.

호남석유화학과 제일모직 역시 ‘넌 포스겐(Non-Phosgene)공법’인 일본 아사히화성의 기술을 채택할 것으로 알려졌는데 탄산가스(CO₂)를 원료로 사용해 온실가스 감축효과가 기대되는 친환경 제조기술이다.

국내 4社, 45만톤 생산

국내 PC 생산업계는 제일모직, 호남석유화학, LG화학, 삼양화성 등 4개 메이커 체제를 이루고 있으며 업계에 따르면 이들 기업의 국내 총 생산능력은 약 45만톤 규모.

먼저 LG화학이 생산능력 연산 17만톤으로 국내 최대 규모를 자랑하고 있으며 삼양화성이 연산 12만톤으로 그 뒤를 따르고 있다.

연산 8만톤급 설비를 갖추고 있는 제일모직은 오는 2012년 8만톤 추가증설을 계획하고 있으며 호남석유화학은 역시 연산 8만톤 규모의 현재 생산능력을 수요에 따라 향후 확충할 계획으로 알려지고 있다.

이 같은 생산능력 확충 움직임이 계획대로 진행된다면 오는 2012년 국내 PC 총 생산량은 53만톤에 달할 것으로 예측된다.

가격은 최근 톤당 3,200달러 선에서 거래가 이뤄지고 있는 것으로 알려져 있다.

국내외 앞다퉈 PC 증설

고기능성 광학소재인 PC의 수요가 빠른 성장세를 지속함에 따라 관련업체의 신증설이 이어지고 있다.

국내의 경우 제일모직 PC 1공장은 지난 2006년 3월 일본 아사히화성과 기술 계약을 맺고 같은 해 10월 여수사업장 6만m²(1만8,000평) 부지에 공장을 세웠다.

약 1,700억원이 투자된 PC 1공장은 연산 6만5,000톤으로 세워진 후 디보틀넥킹(debottle-necking, 생산능력 확장공사)을 거쳐 현재 연산 8만톤의 규모를 갖췄다.

기존 연산 8만톤급 PC 1공장에 더해 공장 증설을 완료하면 총 16만톤의 생산능력을 확보하게 된다.

이밖에도 제일모직은 약 80억원을 투자해 헝가리 부다페스트 서쪽 70km 지역에 위치한 타타바냐(Tatavanya)시에 엔지니어링플라스틱 컴파운딩(engineering plastics compounding) 공장을 짓고 있다.

LG화학은 지난해 3월 자회사인 LG폴리카보네이트를 흡수 합병했다.

LG화학에서 생산된 BPA는 PC의 연료로 사용되며, 이는 다시 LG화학에서 컴파운드 형태로 가공돼 휴대폰 케이스나 CD 원료로 쓰인다.

비스페놀A(BPA)-폴리카보네이트(PC)-폴리카보네이트 컴파운드로 이어지는 석유화학 제품의 수직계열화를 확립한 것이다.

삼양화성은 지난해 11월부터 군산에 BPA공장을 신설하고 있다. 이는 PC 수요에 부응하기 위한 것으로 풀이된다.

일본 미쓰비시상사와 합작사를 설립한 지 1년 만에 공장을 짓기 시작해 내년부터 BPA 생산에 나설 예정이다.

BPA 생산이 본격화되면 ‘BPA-PC-엔지니어링 플라스틱’으로 이어지는 화학사업 밸류체인(Value Chain)이 완성될 것으로 회사는 전망하고 있다.

세계적으로 제너럴 일렉트릭, 바이엘, 다우 등 3개사가 전 세계시장의 80%를 점유하고 있는 PC 시장은 FCFC, 치메이 등이 대만에서, 바이엘, 테이진 등이 중국에서 최근 2~3 년 사이 연산 10만톤 내외의 신증설을 완료했다.

아울러 전 세계적으로 매년 평균 7% 내외의 설비 신증설이 이뤄지고 있다는 것이다.

관련업계에 따르면 지난 2009년 세계 PC 생산규모는 총 390만톤에 달했으며 오는 2012년까지 연평균 10% 성장이 예상된다.

장기적으로 경쟁적인 신증설이 이뤄질 경우 고기능성 EP의 일종이었던 PC도 점차 범용화 트렌드로 갈 것으로 업계에서는 전망하고 있다.

2011년 전 세계 472만톤 생산

전 세계적으로 PC는 총 400여만톤이 생산되고 있다.

관련업계에 따르면 2009년 세계 PC 생산규모는 총 390만톤에 달했으며 2010년 429만톤, 2011년 472만톤, 2012년 519만톤으로 연평균 10%의 고성장이 예상된다.

이는 앞서 언급한 PC가 휴대폰과 노트북, 모니터 등 IT 제품의 외장재를 비롯해 CD, DVD의 플라스틱 재질 등 미디어 저장매체 소재의 원료에 폭넓게 사용되고 있기 때문.

더욱이 최근들어 자동차 회사들이 과거 비용문제로 외면하던 마그네슘, 탄소섬유 강화 플라스틱 등 고성능 소재에 대한 태도를 점차 개선하고 있으며, 이로 인해 새로운 소재, 프로세스와 조립기술 등이 도입되고 있다는 점 역시 긍정적이다.

특히 최근 차량 지붕 및 후면 소재로 PC가 사용면서 신차 모델에 반영되고 있는 부분은 크게 고무적인 흐름이다.

국내 PC 업계의 과제와 기대

이렇듯 각광을 받고 있는 PC는 국내 메이커들이 적극적인 생산확대에 나서고 있지만 오랜기간 역사를 쌓아온 미국, 유럽 등 선진국 업계와 비교하면 아직 갈길이 멀다.

우선 조만간 500만톤을 넘어설 것으로 예상되는 시장에서 10% 내외를 점유하는 데 그치고 있다는 점에서 볼륨의 격차가 상당하며 개 기업별 비교에서는 GE, 바이엘등과 비교 조차 불가능한 수준이다.

기술면에서도 빠른 속도로 거리를 좁혀가고 있지만 신기술 및 공법 개발에서 부족한 부분이 노출되고 있으며 큰 변수가 없는 한 상당기간 이 같은 비교열위를 감수해야 할 것으로 전망되고 있다.

이를 타계하는 데는 근본적으로 관련 전문인력의 부족이 가장 중요한 걸림돌로 작용하고 있다는 것이 전문가들의 지적이다.

화공분야에서 짧은 기간 동안 비약적인 발전을 압축적으로 이뤄낸 한국 산업계지만 100여년의 ‘역사’를 이어오고 있는 선진 화공기업들과 어깨를 견주기 위해서는 장기적인 안목을 바탕으로 전문인력 양성과 업계 생태계 구축 등 산업기반 다지기에 보다 과감하게 역량을 집중해야 한다는 데 의견이 모이고 있다.

이 부분만 보완된다면 전 세계적인 산업 트렌드에 따라 꾸준한 수요확대가 점쳐지고 있는 시장인 만큼 후발 주자인 국내 기업에도 일정 수준 이상의 위치를 점유할 기회가 있을 것으로 점쳐지고 있다.

특히 전통적으로 강세를 보이고 있는 전자산업과 최근 단일 품목별로 고속 성장 기업이 속출하고 있는 응용화학산업을 우군으로 가지고 있다는 점은 전통의 강호들이 가지지 못한 국내 업계만의 장점으로 이를 어떻게 PC 등 EP업계의 성장전략으로 연계하는가에 따라 향후 판도가 결정될 것으로 전망된다.